Question

7．新型凈水劑高鐵酸鉀（K₂FeO₄）為暗紫色固體，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐漸分解，在堿性溶液中穩(wěn)定．工業(yè)上制備K₂FeO₄的常用方法有兩種．
方法Ⅰ：次氯酸鹽氧化法．工藝流程如圖所示．

（1）完成“氧化”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式：
2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+9NaCl+5H₂O
其中氧化劑是：NaClO，當(dāng)有0.2molNa₂FeO₄生成，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為：0.6N_A，
（2）寫出“轉(zhuǎn)化”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，
（3）上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質(zhì)，可用重結(jié)晶法提純操作是：將粗產(chǎn)品用B溶解
A．H₂O     B．稀NaOH溶液     C．稀KOH溶液    D．稀H₂SO₄
然后加入飽和KOH溶液  溶液，冷卻結(jié)晶．
方法Ⅱ：電解法．以鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，然后在陽極溶液中加入KOH．
（4）電解時陽極發(fā)生反應(yīng)生成FeO₄^2-，該電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O
（5）K₂FeO₄作為一種很好的水處理劑，有雙重作用，能夠殺菌是利用其氧化性，凈水原理是：
Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺（用離子方程式表示）

Answer 1

分析 氯化鐵溶液、次氯酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，加入40%的氫氧化鈉溶液除雜，過濾得到氯化鈉固體和濾液，濾液中加入氫氧化鉀溶液實現(xiàn)高鐵酸鈉轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀沉淀，冷卻結(jié)晶過濾得到高鐵酸鉀固體，上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質(zhì)，可用重結(jié)晶法提純，
（1）反應(yīng)中NaClO是氧化劑，還原產(chǎn)物是NaCl，根據(jù)元素守恒，可知反應(yīng)式中需要補充NaCl和H₂O．根據(jù)化合價升降法配平方程式．
（2）由工藝流程可知，“氧化”過程除雜后的濾液中含有Na₂FeO₄，“轉(zhuǎn)化”過程的產(chǎn)物為K₂FeO₄，故“轉(zhuǎn)化”過程是在加入KOH溶液后，將Na₂FeO₄轉(zhuǎn)化為溶解度更小的K₂FeO₄．
（3）由題目信息可知，K₂FeO₄可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在堿性溶液中穩(wěn)定，在分離提提純的時候就要在堿性環(huán)境中進行，要防止引入新雜質(zhì)，所以需要將K₂FeO₄粗產(chǎn)品在稀KOH溶液中溶解，然后加入飽和KOH溶液，冷卻結(jié)晶．
（4）由題目信息可知，鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，生成FeO₄^2-，由元素守恒還生成水；
（5）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，具有強氧化性，可以殺菌消毒，被還原劑還原為鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，可以吸附懸浮雜質(zhì)起到凈水的主要作用．

解答 解：（1）反應(yīng)中FeCl₃→Na₂FeO₄，鐵元素化合價由+3價升高為+6價，化合價總升高3價，NaClO→NaCl，氯元素化合價由+1降低為-1價，化合價總共降低2價，化合價升降最小公倍數(shù)為6，故FeCl₃系數(shù)為2，NaClO系數(shù)為3，由鐵元素守恒可知 Na₂FeO₄系數(shù)為2，由氯元素守恒可知NaCl系數(shù)為2×3+3=9，根據(jù)鈉元素守恒可知NaOH系數(shù)為9+2×2=13，由氫元素守恒可知H₂O系數(shù)為5，配平方程式為2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+9NaCl+5H₂O，反應(yīng)中NaClO是氧化劑，還原產(chǎn)物是NaCl，化學(xué)方程式中生成2molNa₂FeO₄，、電子轉(zhuǎn)移為6mole^-，當(dāng)有0.2molNa₂FeO₄生成，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為0.6mol，電子數(shù)為0.6N_A，
故答案為：2、10、3、2、9NaCl、5，NaClO，0.6N_A；
（2）“轉(zhuǎn)化”過程是在加入KOH溶液后，將Na₂FeO₄轉(zhuǎn)化為溶解度更小的K₂FeO₄，反應(yīng)方程式為Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，
故答案為：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（3）由題目信息可知，K₂FeO₄可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在堿性溶液中穩(wěn)定，在分離提提純的時候就要在堿性環(huán)境中進行，要防止引入新雜質(zhì)，所以需要將K₂FeO₄粗產(chǎn)品在稀KOH溶液中溶解，然后加入飽和KOH溶液，冷卻結(jié)晶，過濾，
故答案為：B；飽和KOH溶液；
（4）由題目信息可知，鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，生成FeO₄^2-，陽極電極反應(yīng)式為Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O；
（5）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，具有強氧化性，可以殺菌消毒，被還原劑還原為鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，可以吸附懸浮雜質(zhì)起到凈水的主要作用，
故答案為：氧化性；Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺．

點評 本題考查方程式的書寫、基本的實驗操作、閱讀題目獲取信息能力等，難度中等，需要學(xué)生具備綜合運用知識及題目信息分析問題、解決問題能力．對于這類題目，需要搞清楚每一步反應(yīng)物、生成物，清楚工藝流程原理，題目難度中等．